preskočiť na hlavný obsah

Systémy nízkoteplotného vykurovania a vysokoteplotného chladenia pre inteligentné budovy

budova

V súčasnej dobe sa vo veľkej miere stavajú administratívne budovy s celozasklenými fasádami, v ktorých je pomerne náročné zabezpečiť priaznivý tepelný stav. Pritom práve priaznivé vnútorné prostredie má veľký vplyv na pracovnú výkonnosť zamestnancov. Jedným zo spôsobov ako ho zabezpečiť je aplikácia techniky prostredia, ktorá priaznivo pôsobí na vnútornú klímu. Jedným z moderných kombinovaných systémov vykurovania/chladenia je systém nízkoteplotného vykurovania a vysokoteplotného chladenia. Tieto systémy sú komfortnou a hospodárnou alternatívou ku klasickému spôsobu vykurovania a chladenia.

Systémy nízkoteplotného vykurovania a vysokoteplotného chladenia patria medzi veľkoplošné sálavé systémy, pri ktorých je podiel sálavej a konvekčnej zložky až 80 : 20 %. Preto je vo vnútornom priestore oveľa prirodzenejšie rozloženie teplôt ako pri iných druhoch vykurovania a chladenia, čo má vplyv na pocit komfortu, ktorý sa dostaví pri výrazne nižšej teplote teplonosnej látky. Tento rozdiel umožní ročnú úsporu energie 3 až 6 %.

Hybridné systémy vykurovania a chladenia

Hybridné systémy vykurovania a chladenia sa odporúča aplikovať hlavne v budovách s nízkymi a stredným tepelnými záťažami a je potrebné s nimi preto uvažovať už pri samotnom architektonickom návrhu budovy. Tepelné straty a tepelné zisky je dobré znížiť dostatočnými izoláciami obvodových konštrukcií, energeticky úsporným zasklením, vonkajším zatienením zasklených častí konštrukcie. Dosiahnuteľné špecifické tepelné/chladiace výkony systémov sú uvedené v tabuľke 1. Medzi ďalšie výhody patria primerané investičné a nízke prevádzkové náklady, zamedzuje sa vzniku prievanu a zároveň je redukovaná výmena vzduchu pri kombinácii so vzduchotechnickými zariadeniami.

Základné typy systémov nízkoteplotného vykurovania/ vysokoteplotného chladenia (hybridných systémov vykurovania/chladenia)

Základné typy systémov nízkoteplotného vykurovania a vysokoteplotného chladenia (hybridných kombinovaných systémov vykurovania/chladenia) sa definujú vzhľadom na konštrukčné riešenie jednotlivých vykurovacích/chladiacich plôch, ich umiestnenie vo vykurovanom/chladenom priestore (zavesené pod stropom, uložené do omietky, zabudované do nosnej konštrukcie), takže rozoznávame 3 základné typy:

1.    sálavé vykurovacie a chladiace panely,
2.    sálavé vykurovacie a chladiace rúrky uložené do hlavnej stavebnej konštrukcie,
3.    termo aktívne stavebné systémy (TABS).

Sálavé vykurovacie a chladiace panely

Stropné vykurovacie /alebo chladiace panely sú používané vo veľkých miestnostiach ako veľkopriestorové kancelárie, skladové haly a umiestnené ako panely zavesené nad betónovou doskou alebo inou horizontálnou stavebnou konštrukciou. Dôležitý faktor tepelnej pohody užívateľa je hlavne pri vykurovaní sálavá asymetria vyjadrená plošnou teplotou. Maximálna plošná teplota závisí od vzdialenosti hlavy stojaceho tela a tiež od faktora sklonu.

Pre zaistenie kvality vzduchu a odstránenie zaťaženia vlhkosťou v miestnosti je nutné použiť vetrací systém. Sálavé chladiace systémy nepoužívajú umelý tok vzduchu na uľahčenie chladenia, v miestnosti je vytvorený rovnomenný chladiaci vzostup. Tým poskytujú pohodlné prostredie pre nájomníkov chladeného priestoru.

V závislosti od typu panelu a jeho druhu použitia je zhotovený z:
•    kov - meď, hliník, oceľ stropných zavesených panelov (sálanie švu lemu steny),
•    prípad s rúrkou umiestnenou v ryhe,
•    bezšvové včlenené medené/hliníkové stropné panelové systémy,
•    konštrukčné/ostrovné panely.

Systém sa vyznačuje pomerne rýchlou reakciou na spôsob regulácie. Izolácia nad panelom je na obmedzenie tepelných strát do hornej konštrukcie.

Príručka ASHARAE ponúka tri rôzne typy sálavých systémov:
1.    sálavé panely s prekrytím krycou doskou,
2.    kovové sálavé panely s fixným rozpätím 900 až 1 500 mm,
3.    obalené stropné kovové panely.

Systém je vytvorený z kovových tabúľ so spoločnými potrubiami s priemerom medzi 15 a 20 mm. Vzdialenosť medzi potrubiami sa môže meniť medzi 150 a 600 mm; ukončenie potrubí je napojené na zberače štvorcových tvarov majúce strany 30 - 40 mm [1]. Panel je vzostupne izolovaný (obr. 1). V Bratislave je takýto druh systému inštalovaný v budove nového ústredia Slovenskej sporiteľne (obr. 2).

Vykurovacie/chladiace rúrky uložené do hlavnej stavebnej konštrukcie

Výborná vlastnosť tohto typu sálavého plošného systému je tepelné spojenie emitovaného elementu (t. j. potrubia a priehradky) s hlavnou štruktúrou budovy (strop alebo stena).

Tento typ systému nízkoteplotného vykurovania/vysokoteplotného chladenia je pomerne bežný najmä v nových budovách. Rozmiestnenie potrubia vo vnútri betónovej vrstvy (v priehradke) môže byť rozdelené do jednotlivých hydraulických okruhov zapojených paralelne, alebo sériovo. Niektoré podlahové systémy sú kapilárne potrubia z extru dovaných plastových materiálov. V tomto prípade je ohrevná/chladiaca plocha veľmi veľká, čo umožňuje minimálny rozdiel teplôt medzi teplotou média a interiérom. Hrúbka celej inštalácie tohto systému je veľmi malá a preto je možné použiť ju aj pri rekonštrukciách.

Navrhujú sa nasledujúce typy systémov so zabudovaným potrubím:
•    v omietke alebo betóne (typ A),
•    mimo omietky - t. j., v tepelnej izolačnej vrstve (typ B),
•    v omietke (typ C),
•    v priečke (typ D),
•    v drevenej konštrukcii (typ G).

Systém s rúrkami zabudovanými v omietke/betóne („mokrý" systém) Typ A

Systém s „mokrým" potrubím zabudovaný v priečke je najbežnejšou formou podlahového vykurovania v Európe. Po umiestnení potrubného kotúča na tepelnej izolácii, priečka je aplikovaná a tak potrubie je úplne fixované a priečka primerane realizovaná (zaručená) prenos tepla z teplonosného média je cez potrubie do emisnej plochy (obr. 3).

Systém s rúrkami zabudovanými mimo omietky (v tepelnoizolačnej vrstve, „suchý" systém) typ B

Vykurovacie teplonosné potrubia sú uložené v systéme platní (obr. 4), ktorý väčšinou vytvorí tiež tepelnú izolačnú vrstvu. Keďže je prenos tepla naprieč z jedného potrubia na druhé systémom platní limitovaný, môžu nastať teplotné rozdiely v potrubnej vrstve. Pre lepšiu distribúciu tepla sú použité vykurovacie teplonosné elementy.

Systém s rúrkami zabudovanými v priehradke, typ C

V štruktúre Typ C, vykurovací element (potrubie) je umiestnený vo vyrovnávacej vrstve, na ktorej je umiestnená druhá priehradková vrstva s dvoma deliacimi fóliovými vrstvami (obr. 5).

Plošný systém po sekciách, typ D

V type D je potrubie uložené do prefabrikovaných sekcií.

Systém s rúrkami zabudovanými v drevenej konštrukcii, typ G

Potrubie môže byt' použité nad alebo pod drevenou podlahou s využitím niekoľkých metód konštrukcie. Potrubie môže byť pripevnené k ploche podlahy a zabudované vo vrstve betónu alebo sadry, namontované v/alebo pod podlahou, alebo pripevnené priamo na spodnú stranu podlahy použitím kovových panelov na zlepšenie ohrevného transferu z potrubia (obr. 6) [1].

Termoaktívne stavebné systémy (TABS)

Tepelná výmena medzi TABS a priestorom je zabezpečená 65 % radiáciou a 35 % konvekciou. Teplonosné médium cirkuluje v okruhu meandrových rúrok osadených v železobetónovej stropnej doske. Materiál rúrok TABS je najčastejšie z PEX. Tepelná aktivácia súčastí skeletu budovy používajúcich zabudované plastové potrubia je pomerne nový prístup realizovaný po prvýkrát v roku 1993 R. Meierhansom vo Švajčiarsku.

Hlavné výhody systému sú nasledujúce:

•    tepelné zaťaženie je distribuované v dlhšom časovom období, ktoré vedie k nižšiemu nárazovému zaťaženiu, tak umožňuje použitie klimatizačného zariadenia na redukciu rozsahu,
•    možnosť použiť dve sálavé nosné plochy vedie k viacerým rovnorodým podmienkam v upravenom priestore,
•    budovy majú menšie rozmery ako budovy so zaveseným stropom,
•    ako zdroj tepla/chladu je možné použiť obnovitelné zdroje energie ako tepelné čerpadlá, solárne kolektory atď.,
•    tiež môže byť použité na chladenie, nočné vetranie,
•    nízke investičné náklady a nízke prevádzkové náklady.

TABS je inštalovaný počas výstavby budovy do nosných elementov budovy. Tieto systémy majú vysokú teplotnú zotrvačnosť.

Výborná vlastnosť tohto typu systému je tepelné spojenie vyžarovania jednotky (napr. potrubná špirála) s hlavným skeletom budovy (betónový strop alebo stena).

Tepelne aktivované systémy sa používajú ako:

•    zabudované potrubie s rôznou vertikálnou pozíciou a priemerom v zosilnenej stropnej doske alebo stene alebo v dutom jadre dosky,
•    systém s kapilárnymi potrubiami zabudovanými vo vrstve vnútornej stropnej plochy alebo umiestnené v pridanej sadrovej vrstve,
•    systém na rekonštrukcie a budovy s ľahkým skeletom s kapilárnou mriežkou pridanou v sadre z PCM s mikropotrubím.

Systém s rúrkami zabudovanými v nosnej konštrukcii, typ E (obr. 7) Systém je založený na myšlienke podlahového ohrevného systému. Plastické rúrky sú zabudované v jadre betónového stropu. Aktívne súčasti budovy sú steny, podlahy a stropy medzi poschodiami použité na systémy používajúce ako médium vzduch alebo vodu. Potrubia sú bežne inštalované v staticky neutrálnom centre konštrukcie nosnej dosky medzi výstužami, ale umiestnenie môže byť rozdielne závislé od systémového postupu.

Obvykle je priemer potrubia medzi 17 a 20 mm. Vzdialenosť medzi potrubím je v rozpätí 150 - 200 mm. Potrubia sú dodávané tiež v moduloch, ktoré sú inštalované priamo na stavbe. [1].Systém s aktiváciou betónového jadra je v Bratislave realizovaný v budove ústredia spoločnosti Strabag (obr. 8).

Kapilárne rohože zabudované vo vnútornej povrchovej vrstve, typ F (obr. 9)

Kapilárne potrubia (s priemerom 5 mm) môžu byť umiestnené iba 30 mm nad dolnou doskou nosnej plochy, priamo v omietke alebo sadre. Obvykle je priemer potrubia medzi 17 a 20 mm. Vzdialenosť medzi potrubím je v rozpätí 150 - 200 mm. Potrubia sú dodávané tiež v moduloch, ktoré zahŕňajú potrubný koniec pripevnený na kovovú mriežku vybavenú tvarovkami alebo sú potrubné kotúče inštalované priamo na mieste. [1]

Systém s aplikáciou kapilárnych rohoží je v Bratislave realizovaný v budove Administratívneho centra v Petržalke (obr. 10).

Záver

Systémy nízkoteplotného vykurovania a vysokoteplotného chladenia sú vďaka nízkym teplotám pracovnej látky energeticky veľmi úsporné. Veľkou výhodou je možnosť efektívneho využívania obnovitelných zdrojov energie a tým prispievania i k ochrane životného prostredia.

Ing. Emília Ďurišová, prof. Ing. Dušan Petráš, PhD. SvF STU v Bratislave Foto: archív autorov

Literatúra:
[1]    Olesen B., Petráš D., Babiak J.: Low temperature heating and hight temperature cooling: Rehva guidebook No. 7 Forssan: Rehva 2007, ISBN 29600468-6-2
[2]    Petráš D., Babiak J.: Analysis of Low- temperature Heating and Height- temperature Cooling with a Thermo- active Ceiling, in Indoor environment 04. Health, comfort an safety by operation of HVAC-R systems, 2004
[3]    EN    ISO 15877-1 Plastové potrubné systémy na rozvody teplej a studenej vody. Chlórovaný polyvinylchlorid (PVC-C), Časť 1: Všeobecne (ISO 15877-1: 2003)
[4]    EN    ISO 15877-2 Plastové potrubné systémy na rozvody teplej a studenej vody. Chlórovaný polyvinylchlorid (PVC-C), Časť 2: Rúrky (ISO15877-2: 2003)
[5]    EN    ISO 15877-3 Plastové potrubné systémy na rozvody teplej a studenej vody, Chlórovaný polyvinylchlorid (PVC-C), Časť 3: Tvarovky (ISO15877- 3: 2003)
[6]    EN    1264:1997 Vykurovacie a chladiace systémy zabudované pod povrchom s vodou ako teplonosnou látkou

zdroj: VYDAVATEĽSTVO EUROSTAV, spol. s r.o.

Obsah textu nie je možné bez súhlasu autora / autorov ďalej šíriť a publikovať

Páčil sa vám článok?

áno: 219     nie: 263

Odporúč

pošli na vybrali.sme.sk

 

Odporúč známemu


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všetky práva vyhradené. Ochrana údajov –  Podmienky poskytnutia služby